JP6750687B2 - 質量分析装置 - Google Patents

Description

本発明は質量分析装置に関し、さらに詳しくは、トリプル四重極型質量分析装置、四重極−飛行時間型質量分析装置（以下、慣用に従いＱ−ＴＯＦ型質量分析装置と称す）など、前段の質量分離器で選択されたイオンをコリジョンセルで解離させ、それにより生成されたプロダクトイオンを後段の質量分離器で質量電荷比に応じて分離して検出する質量分析装置に関する。

試料中の物質の同定やその構造解析、或いは定量などを行うために、質量分析の一つの手法であるＭＳ／ＭＳ分析が広く用いられている。ＭＳ／ＭＳ分析を行うための質量分析装置としては種々の構成のものがあるが、構造が比較的簡単で操作や扱いも容易であるのが、コリジョンセルを挟んでその前後に四重極マスフィルタを備えたトリプル四重極型質量分析装置である。

トリプル四重極型質量分析装置では、ＭＳ／ＭＳ測定のモードとして、多重反応イオンモニタリング（ＭＲＭ）測定、プロダクトイオンスキャン測定、プリカーサイオンスキャン測定、ニュートラルロススキャン測定などが知られている。このうち、ＭＲＭ測定モードでは、前段四重極マスフィルタと後段四重極マスフィルタとを通過し得るイオンの質量電荷比をそれぞれ固定し、特定のプリカーサイオンに対する特定のプロダクトイオンの強度を測定する。ＭＲＭ測定では、２段階のマスフィルタによって非測定対象の化合物や夾雑成分由来のイオンや中性粒子を除去することができるため、高いＳＮ比のイオン強度信号を得ることができる。そのため、ＭＲＭ測定は特に微量成分の定量などに威力を発揮する。

上記のようなトリプル四重極型質量分析装置は単独で使用される場合もあるが、しばしば液体クロマトグラフ（ＬＣ）やガスクロマトグラフ（ＧＣ）と組み合わせて使用される。ＧＣやＬＣの検出器としてトリプル四重極型質量分析装置を用いた装置（以下、慣用に従って、ＧＣ−ＭＳ／ＭＳやＬＣ−ＭＳ／ＭＳ等と称すことがある）は、多数の化合物を含む試料や夾雑物を含む試料中の化合物の定量分析などによく用いられる。

ＧＣ−ＭＳ／ＭＳ又はＬＣ−ＭＳ／ＭＳにおいてＭＲＭ測定を行う場合、目的試料の測定に先立って、測定対象の化合物（成分）の保持時間と対応付けて、ターゲットとするプリカーサイオンの質量電荷比とプロダクトイオンの質量電荷比との組合せ、即ち、ＭＲＭトランジションを測定条件の一つとして設定しておく必要がある。このとき、目的化合物それぞれに対して最適なＭＲＭトランジションを設定しておくことにより、目的化合物由来のイオンの信号強度を高い精度及び感度で以て得ることができ、該化合物の定量を高精度且つ高感度で行うことができる。

一般に、一つの化合物由来のイオンを解離すると複数種のプロダクトイオンが生成される。そのため、一つの化合物についてのＭＲＭ測定が可能であるプリカーサイオンとプロダクトイオンとの組合せは複数存在するが、その中で例えば最大の信号強度が得られるもの等、適切な組合せをＭＲＭトランジションとして選択することが好ましい。そこで、従来は、まず、目的化合物を含む試料に対するプロダクトイオンスキャン測定を実施し、その測定結果に基づいてＭＲＭトランジション等を含むＭＲＭ測定条件を決定する。そして、決定されたＭＲＭ測定条件に従って目的化合物を含む試料に対するＭＲＭ測定を実施し、その結果に基づいて目的化合物の定量が行われている。

例えば特許文献１に記載の装置では、プロダクトイオンスキャン測定における測定条件（例えばプロダクトイオンの質量走査範囲など）の設定を簡略化するために、表示画面上に表示される化合物情報テーブルで操作者が目的化合物をクリック操作等により指定すると、指定された化合物についてのプロダクトイオンスキャン測定条件が自動的に作成されるようになっている。このように操作者による作業の簡略化は図られているものの、試料中の目的化合物の含有量に応じた定量情報を取得するためには、一つの試料に対しプロダクトイオンスキャン測定とＭＲＭ測定という２回の測定を実施する必要がある。そのため、作業が煩雑であり、分析の効率を高めることも難しい。

また、試料に含まれる化合物が未知である場合には、上記化合物情報テーブルから目的化合物を指定することはできず、まず試料に含まれる化合物を調べるために、通常の（つまりはイオンを解離させない）スキャン測定を実行してマススペクトルを取得する必要がある。そのため、一つの試料に対し、通常のスキャン測定、プロダクトイオンスキャン測定、ＭＲＭ測定という３回の測定を実施する必要があり、作業はさらに一層煩雑である。

また、上述したように、目的化合物に対するプロダクトイオンスキャン測定の結果から例えば最大の信号強度が得られるプロダクトイオンをＭＲＭトランジションとして選択したとしても、そのＭＲＭトランジションがその目的化合物を定量するために最適なＭＲＭトランジションであるとは限らない。何故なら、定量のための検量線を作成する際には、複数段階に濃度が相違する目的化合物を含む試料をＭＲＭ測定した結果が利用されるが、上記のように決められたＭＲＭトランジションの下で実施されるＭＲＭ測定の結果に基づいて作成される検量線の誤差が他のＭＲＭトランジションの下で実施されるＭＲＭ測定の結果に基づいて作成される検量線の誤差よりも小さいとは限らないからである。

特開２０１３−２２４８５８号公報

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その主な目的は、プロダクトイオンスキャン測定を実行したあと、引き続きＭＲＭ測定を実行することなくＭＲＭ測定結果に相当する情報を取得することができる質量分析装置を提供することである。また、本発明の別の目的は、ＭＲＭ測定を実行することなくプロダクトイオンスキャン測定の結果に基づいて、定量性の良好なＭＲＭ測定結果に相当する情報を取得することができる質量分析装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明は、イオンを解離させるコリジョンセルを挟んで前後に質量分離器を有する質量分析装置において、
a)試料中の目的化合物由来の既知のイオンをプリカーサイオンとしたプロダクトイオンスキャン測定を実行して所定質量電荷比範囲のプロファイルスペクトルを取得するように各部を制御するプロダクトイオンスキャン測定実行制御部と、
b)前記プロファイルスペクトル又は該プロファイルスペクトルから求まるセントロイドスペクトルに対し所定の基準に従ってピークを検出するピーク検出部と、
c)前記プロファイルスペクトルから検出されたピークが存在する質量電荷比範囲内の一若しくは複数の質量電荷比値に基づいて、又は、前記セントロイドスペクトルから検出されたピークに対応する一若しくは複数の質量電荷比値に基づいて、前記プリカーサイオンの質量電荷比値と組み合わせることでＭＲＭトランジションとして扱えるプロダクトイオンの質量電荷比値を求めるプロダクトイオン質量電荷比値決定部と、
d)前記プリカーサイオンの質量電荷比値、前記プロダクトイオン質量電荷比値決定部で決定されたプロダクトイオンの質量電荷比値、及び、前記プロファイルスペクトル又は前記セントロイドスペクトルから検出されたピークから求まる強度値を、擬似的なＭＲＭ測定結果として抽出する擬似ＭＲＭ測定結果抽出部と、
e)前記擬似ＭＲＭ測定結果抽出部において、濃度が複数段階に相違する同一の目的化合物に対してそれぞれ取得される、プリカーサイオン質量電荷比及びプロダクトイオン質量電荷比が同一である擬似的なＭＲＭ測定結果に基づいて、濃度と強度値との関係を示す検量線を作成するものであって、同一の目的化合物に対し、プリカーサイオン質量電荷比及び／又はプロダクトイオン質量電荷比が相違する擬似的なＭＲＭ測定結果に基づく複数の検量線を作成して、該複数の検量線の中から信頼性が最も高いと推測される検量線を選定する検量線作成部と、
を備えることを特徴としている。

ここで、コリジョンセルの前段の質量分離器は典型的には四重極マスフィルタである。また、コリジョンセルの後段の質量分離器は、通常、四重極マスフィルタ又は飛行時間型質量分離器である。つまり、本発明に係る典型的な質量分析装置は、トリプル四重極型質量分析装置又はＱ−ＴＯＦ型質量分析装置である。また、本発明に係る質量分析装置はＧＣやＬＣと組み合わせて、即ちＧＣやＬＣの検出器として用いる構成とすることもできるが、それに限定されるものではない。例えば液体試料中の化合物を質量分析することが可能な質量分析装置において、フローインジェクション法により試料を質量分析装置に導入するような場合にも、本発明を利用することができる。
なお、後段の質量分離器が飛行時間型質量分離器である場合、所定の質量電荷比範囲に亘るイオンを検出するのが一般的であるから、通常の測定が実質的にスキャン測定に相当し、通常の測定によって得られるマススペクトルがプロファイルスペクトルに相当する。

例えば操作者が試料に含まれる目的化合物由来の既知のイオンの質量電荷比値をプリカーサイオンとして設定して測定実行を指示すると、プロダクトイオンスキャン測定実行制御部は、イオン源、質量分離器、検出器等の各部を制御することにより、指定されたプリカーサイオンに対する所定質量電荷比範囲のプロダクトイオンスキャン測定を実行する。それにより、所定質量電荷比範囲に亘るプロダクトイオンの強度変化を示すプロファイルスペクトルが得られる。

ピーク検出部は、プロファイルスペクトル或いは該プロファイルスペクトルから求まるセントロイドスペクトルに対し所定の基準に従って、目的化合物のプロダクトイオンに由来するピークを検出する。

プロダクトイオン質量電荷比値決定部は、検出されたピークに基づいてプロダクトイオンの質量電荷比値を求める。プロファイルスペクトルから検出されたピークを利用する場合、該ピークは或る程度の幅を有するから、該ピークの特定の位置、典型的にはピークトップの位置に対応する質量電荷比値をプロダクトイオンの質量電荷比値とすればよい。また、通常、一つのピークは複数のデータ点を含むから、そのデータ点の全て又は一部を利用して質量電荷比値を算出し、それをプロダクトイオンの質量電荷比値としてもよい。また、セントロイドスペクトルから検出されたピークを利用する場合、該ピークは線ピークであるから、一つのセントロイドピークに対応する質量電荷比をプロダクトイオンの質量電荷比値とするか、或いは、複数のセントロイドピークに対応する質量電荷比からプロダクトイオンの質量電荷比値を求めればよい。

そして、擬似ＭＲＭ測定結果抽出部は、プロファイルスペクトル又はセントロイドスペクトルから検出されたピークに基づいて、測定時のプリカーサイオンの質量電荷比値と上述したようにプロダクトイオンの質量電荷比値との組であるＭＲＭトランジションに対応する強度値を求める。プロファイルスペクトルから検出されたピークを利用する場合、検出されたピークのピークトップにおける強度（最大強度）を上記強度値とするか、或いは、上述したように一つのピークを構成する複数のデータ点の強度に基づいて上記強度値を算出するとよい。また、セントロイドピークを利用する場合も、一つのセントロイドピークのピーク強度を上記強度値とするか、或いは、複数のセントロイドピークのピーク強度に基づいて上記強度値を算出するとよい。

このようにして、目的化合物を含む試料に対するプロダクトイオンスキャン測定結果から、プリカーサイオンの質量電荷比値、プロダクトイオンの質量電荷比値、及び強度値という擬似的なＭＲＭ測定結果を抽出することができる。なお、プロダクトイオン質量電荷比値決定部により複数の異なるプロダクトイオンの質量電荷比値が決定された場合には、異なるＭＲＭトランジションに対応してそれぞれ強度値を求めることができる。その結果、一つのプロダクトイオンスキャン測定結果から複数の擬似的なＭＲＭ測定結果が得られることになる。

また本発明に係る質量分析装置において、検量線作成部は、濃度が複数段階に相違する同一の目的化合物に対してそれぞれ取得される、プリカーサイオン質量電荷比及びプロダクトイオン質量電荷比が同一である擬似的なＭＲＭ測定結果に基づいて、濃度と強度値との関係を示す検量線を作成する。

これにより、目的化合物を異なる濃度で含む複数の試料に対するプロダクトイオンスキャン測定の結果に基づいて、該目的化合物を定量するための検量線を求めることができる。

さらに前記検量線作成部は、同一の目的化合物に対し、プリカーサイオン質量電荷比及び／又はプロダクトイオン質量電荷比が相違する擬似的なＭＲＭ測定結果に基づく複数の検量線を作成して、該複数の検量線の中から信頼性が最も高いと推測される検量線を選定する。
さらにまた、その選定された検量線を与えるプリカーサイオンとプロダクトイオンとをＭＲＭトランジションとして抽出するＭＲＭトランジション抽出部をさらに備える構成としてもよい。

ここで「信頼性が最も高いと推測される検量線」としては、例えば、濃度と強度値との関係を示す複数のデータ点に基づいて直線状の検量線を描いたときに、その検量線に対するデータ点の誤差や分散が最小になるものとすればよい。
これにより、プロダクトイオンスキャン測定結果に基づいて複数のＭＲＭトランジションが抽出される場合に、その中で、定量性が良好であるＭＲＭトランジションとそのＭＲＭトランジションにおける検量線を求めることができる。

本発明に係る質量分析装置によれば、目的化合物を含む試料に対するプロダクトイオンスキャン測定を実施したあと、その測定結果から求まるＭＲＭトランジションの下でのＭＲＭ測定を実行することなく、そのＭＲＭ測定により得られる結果に相当する定量結果を得ることができる。したがって、プロダクトイオンスキャン測定によってＭＲＭトランジション等のＭＲＭ測定条件を決めたあとにＭＲＭ測定を実行するという煩雑な作業が不要になり、種々の化合物の定量解析を効率良く進めることができる。また、一般的に特定のＭＲＭトランジションをターゲットとするＭＲＭ測定が実施されないＱ−ＴＯＦ型質量分析装置においても、ＭＲＭ測定により得られる結果に相当する定量結果を得ることができる。

また本発明に係る質量分析装置の好ましい構成によれば、プロダクトイオンスキャン測定の結果、目的化合物に対して複数のＭＲＭトランジションが存在することが判明した場合に、その中で、定量性が良好であるＭＲＭトランジションとそのＭＲＭトランジションにおける検量線を求めることができる。

本発明に係る第１実施例の質量分析装置の概略構成図。 第１実施例の質量分析装置における擬似ＭＲＭ測定データ取得時の処理フローチャート。 第１実施例の質量分析装置における擬似ＭＲＭ測定データ取得の説明図。 第２実施例の質量分析装置におけるデータ処理部の機能ブロック構成図。 第２実施例の質量分析装置における擬似ＭＲＭ測定データ取得時の処理フローチャート。 第２実施例の質量分析装置における擬似ＭＲＭ測定データ取得の説明図。 第３実施例の質量分析装置におけるデータ処理部の機能ブロック構成図。 第３実施例の質量分析装置における擬似ＭＲＭ測定データ取得時の処理フローチャート。 第３実施例の質量分析装置における擬似ＭＲＭ測定データ取得の説明図。 第４実施例の質量分析装置におけるデータ処理部の機能ブロック構成図。 第４実施例の質量分析装置における擬似ＭＲＭ測定データ取得時の処理フローチャート。 第４実施例の質量分析装置における擬似ＭＲＭ測定データ取得の説明図。 第５実施例の質量分析装置におけるデータ処理部の機能ブロック構成図。 第５実施例の質量分析装置における検量線選択処理の説明図。 本発明に係る第６実施例の質量分析装置の概略構成図。

［第１実施例］
以下、本発明に係る質量分析装置の第１実施例である質量分析装置について、図１〜図３を参照して説明する。図１は第１実施例の質量分析装置の概略構成図である。第１実施例（及び後述の第２乃至第５実施例）の質量分析装置はトリプル四重極型質量分析装置である。

図１に示すように、測定部１は、図示しない真空ポンプにより真空排気される真空チャンバ１０の内部に、電子イオン化（ＥＩ）法などによるイオン源１１、イオンレンズ１２、前段四重極マスフィルタ１３、多重極型イオンガイド１５が内装されたコリジョンセル１４、後段四重極マスフィルタ１６、及びイオン検出器１７を備える。

ＭＳ／ＭＳ分析を行う際には、コリジョンセル１４内に衝突誘起解離（ＣＩＤ）ガスが供給される。測定対象である化合物を含む試料ガスがイオン源１１に導入されると、その試料ガス中の化合物分子はイオン化され、イオンレンズ１２で収束されて前段四重極マスフィルタ１３に送られる。前段四重極マスフィルタ１３を構成する４本のロッド電極にはそれぞれ所定の電圧が印加され、イオン源１１で生成された各種イオンのうち、上記電圧に応じた特定の質量電荷比を有するイオンのみが前段四重極マスフィルタ１３を通り抜けてコリジョンセル１４内に導入される。化合物由来のイオンはコリジョンセル１４内でＣＩＤガスに接触して解離され、各種のプロダクトイオンが生成される。後段四重極マスフィルタ１６を構成する４本のロッド電極にはそれぞれ所定の電圧が印加され、その電圧に応じた特定の質量電荷比を有するプロダクトイオンのみが後段四重極マスフィルタ１６を通り抜け、イオン検出器１７に到達する。イオン検出器１７としては、例えばコンバージョンダイノードと電子増倍管との組合せが利用される。

イオン検出器１７は到達したイオンの量に応じた検出信号（イオン強度信号）を出力し、この検出信号は図示しないＡ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換されてデータ処理部２Ａに入力される。
データ処理部２Ａは機能ブロックとして、測定データ格納部２０、プロファイルスペクトル作成部２１、ピーク検出部２２、プロダクトイオンm/z値取得部２３、擬似ＭＲＭ測定データ抽出部２４、擬似ＭＲＭ測定データ記憶部２５、などを備える。測定部１の各部は分析制御部３により制御される。この分析制御部３やデータ処理部２Ａの動作は中央制御部４により統括的に制御される。中央制御部４には、ユーザインターフェイスとして入力部５や表示部６が接続されている。

なお、データ処理部２Ａ、分析制御部３、及び中央制御部４の全て又は一部の機能は、パーソナルコンピュータ（又はより高度なワークステーション）をハードウェア資源とし、そのコンピュータに予めインストールされた専用の制御・処理ソフトウェアを該コンピュータで実行することにより実現される構成とすることができる。

次に、本実施例の質量分析装置における特徴的な測定動作及びデータ処理動作について、図２及び図３を参照して説明する。図２は本実施例の質量分析装置における擬似ＭＲＭ測定データ取得時の処理フローチャート、図３はその処理の説明のためのプロファイルスペクトルの一例を示す図である。

ここでは、測定対象試料中の目的化合物が決まっており、その目的化合物のプリカーサイオンのm/z値が既知であるものとする。目的化合物のプリカーサイオンのm/z値が不明である場合には、コリジョンセル１４内でイオンを解離させない通常のスキャン測定を実行することによって、プリカーサイオンに適したイオンのm/z値を調べておけばよい。また、目的化合物が予め決まっておらず、測定対象試料に含まれる未知の化合物を定量したい場合にも同様に、通常のスキャン測定を実行することによって未知化合物由来のイオンのm/z値を把握し、必要に応じて該化合物を同定しておく（但し、定量するために同定は必須ではない）。

操作者は、目的化合物のプリカーサイオンのm/z値（この例ではm/z＝Ｍaとする）及びプロダクトイオンスキャン測定の測定条件を入力部５より入力する。この測定条件には、プロダクトイオンスキャン測定のm/z範囲のほか、ＣＩＤガス圧やコリジョンエネルギなどのＣＩＤ条件を含む。但し、こうした測定条件の一部又は全てはデフォルト値であってもよい。

操作者が測定実行開始を指示すると、中央制御部４からの指示を受けた分析制御部３は設定された測定条件に従って各部を制御することにより、指定されたm/z＝Ｍaのプリカーサイオンに対するプロダクトイオンスキャン測定を実行する（ステップＳ１）。これにより、所定のm/z範囲に亘るプロダクトイオンの信号強度の変化を示すプロファイルスペクトルデータがデータ処理部２Ａに入力され、該データが測定データ格納部２０に一旦保存される（ステップＳ２）。

データの取得後、プロファイルスペクトル作成部２１は測定データ格納部２０に保存されたデータに基づいてプロファイルスペクトルを作成する。多くの場合、ＣＩＤによって一種類のプリカーサイオンからm/z値が異なる複数種のプロダクトイオンが生成されるため、プロファイルスペクトルには図３に示すように異なるプロダクトイオンに対応する複数のピークが現れる。ピーク検出部２２は所定のアルゴリズムに従ってプロファイルスペクトルに現れているピークを検出し、各ピークのピークトップの信号強度（最大強度）を求める（ステップＳ３）。図３の例では、三つのピークＰ1、Ｐ2、Ｐ3が検出され、それぞれ信号強度がＩ1、Ｉ2、Ｉ3と求まる。

次にプロダクトイオンm/z値取得部２３は、検出された各ピークの最大強度が得られるm/z値をそれぞれのプロダクトイオンのm/z値として取得する（ステップＳ４）。図３の例では、ピークＰ1、Ｐ2、Ｐ3に対しそれぞれＭ1、Ｍ2、Ｍ3がプロダクトイオンのm/z値として得られる。擬似ＭＲＭ測定データ抽出部２４は、プリカーサイオンのm/z値及びプロダクトイオンのm/z値を組とするＭＲＭトランジションと、そのＭＲＭトランジションに対するプロダクトイオンの信号強度を擬似ＭＲＭ測定データとして抽出する（ステップＳ５）。

ＭＲＭトランジションはプロファイルスペクトルから検出されたピークの数だけ得られる。図３の例では三つのピークが検出されるから、その各ピークに対応して、Ｍa＞Ｍ1、Ｍa＞Ｍ2、Ｍa＞Ｍ3、という三つのＭＲＭトランジションが求まり、各ＭＲＭトランジションの信号強度がＩ1、Ｉ2、Ｉ3となる。これら信号強度値は、目的化合物に対する三つのＭＲＭトランジションＭa＞Ｍ1、Ｍa＞Ｍ2、Ｍa＞Ｍ3におけるＭＲＭ測定を実行した結果に相当するものであり、ここでは、こうして抽出された擬似ＭＲＭ測定データが擬似ＭＲＭ測定データ記憶部２５に保存され、一連の測定が終了する。

以上のようにして第１実施例の質量分析装置では、測定対象化合物に対するプロダクトイオンスキャン測定の結果に基づいて、該化合物に対する擬似的なＭＲＭ測定結果を取得することができる。一般的に、プロダクトイオンスキャン測定を実施するm/z範囲はプリカーサイオンのm/z値よりも低い範囲とされるが、プリカーサイオンのm/z値よりも高い範囲にまでプロダクトイオンスキャン測定を実施するm/z範囲を広げることによって、ＣＩＤによりイオン価数が減少することでプロダクトイオンのm/z値がプリカーサイオンのm/z値を超えたような場合であってもＭＲＭトランジションを見つけ、そのＭＲＭトランジションにおける信号強度値を取得することができる。

［第２実施例］
本発明の第２実施例である質量分析装置について、図４〜図６を参照して説明する。
図４は第２実施例の質量分析装置のデータ処理部２Ｂの機能ブロック構成図、図５は第２実施例の質量分析装置における擬似ＭＲＭ測定データ取得時の処理フローチャート、図６はその説明のためのプロファイルスペクトルの一例を示す図である。なお、測定部１の基本的な構成は第１実施例の質量分析装置と同じであるので説明を省略する。
図４に示すように、この第２実施例の質量分析装置におけるデータ処理部２Ｂにおいて、擬似ＭＲＭ測定データ抽出部２４はプロダクトイオン強度値算出部２４１を備える。

ここでも、測定対象試料中の目的化合物が決まっており、その目的化合物のプリカーサイオンのm/z値が既知であるものとする。図４中のステップＳ１１〜Ｓ１４の処理はすでに説明した図２中のステップＳ１〜Ｓ４と同じであるので説明を省略する。ステップＳ１４の処理終了後、プロダクトイオン強度値算出部２４１は、ピーク毎に、最大強度に対して所定の比率の強度範囲に信号強度値が収まっているデータ点を全て抽出する。このデータ点は一つのみである場合もあれば複数である場合もある。また、所定の比率は予め決めておいてもよいが、操作者（ユーザ）が自由に設定できるようにしてもよい。プロダクトイオン強度値算出部２４１は、ピーク毎に、抽出したデータ点における信号強度値を加算し、その加算値をそのピークの最大強度値の代わりに採用する（ステップＳ１５）。

擬似ＭＲＭ測定データ抽出部２４は、プリカーサイオンのm/z値及びプロダクトイオンのm/z値を組とするＭＲＭトランジションと、そのＭＲＭトランジションに対するプロダクトイオンの信号強度として上記加算値を擬似ＭＲＭ測定データとして抽出し、擬似ＭＲＭ測定データ記憶部２５に保存する（ステップＳ１６）。

図６に示す例でプロダクトイオン強度値算出部２４１による処理を具体的に説明する。図６では、実際のデータ点を●で示している。いま、データ点Ｄ3がピークの最大強度を示し、その最大強度に対する所定の比率の強度範囲Ｕが図６中に記したように定まるものとする。この場合、データ点Ｄ3以外に、Ｄ1、Ｄ2、Ｄ4、Ｄ5の四つのデータ点の信号強度が強度範囲Ｕに収まる。そこで、これらデータ点Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4、Ｄ5を抽出してそれらの信号強度値を全て加算し、この加算値をピークの最大強度値に代えて用いる。例えば、データ点Ｄ3以外に強度範囲Ｕに収まるデータ点が存在しなければ、データ点Ｄ3の信号強度をそのまま用いることになる。

この第２実施例の質量分析装置は、化合物の濃度が比較的低い又は化合物がイオンされにくい等の理由で全般的に感度が低い、つまりプロファイルスペクトルでのピークの高さが全般に低いといった場合に特に有用である。
なお、プロダクトイオンのm/z値は各ピークの最大強度を与えるm/z値ではなく、例えば、強度範囲Ｕに収まる複数のデータ点のうちの両端のデータ点（図６の例ではＤ1、Ｄ5）のm/z値の平均値やその中間値などを用いてもよい。

［第３実施例］
本発明の第３実施例である質量分析装置について、図７〜図９を参照して説明する。
図７は第３実施例の質量分析装置のデータ処理部２Ｃの機能ブロック構成図、図８は第３実施例の質量分析装置における擬似ＭＲＭ測定データ取得時の処理フローチャート、図９はその説明のためのプロファイルスペクトルの一例を示す図である。なお、測定部１の基本的な構成は第１実施例の質量分析装置と同じであるので説明を省略する。
図７に示すように、この第３実施例の質量分析装置におけるデータ処理部２Ｃはセントロイドスペクトル作成部２６を備える。

図８中のステップＳ２１〜Ｓ２３の処理はすでに説明した図２中のステップＳ１〜Ｓ３と同じであるので説明を省略する。セントロイドスペクトル作成部２６はプロファイルスペクトルデータに対してセントロイド処理を実行し、縦棒状であるセントロイドピークが観測されるセントロイドスペクトルを作成する（ステップＳ２４）。なお、このステップＳ２４の処理はステップＳ２２又はＳ２３の前に行ってもよいことは明らかである。そのあとプロダクトイオンm/z値取得部２３は、ステップＳ４又はＳ１４と同様に、プロダクトイオンのm/z値を取得する（ステップＳ２５）。

次に、プロダクトイオン強度値算出部２４１は、ステップＳ２３で検出されたピーク毎に、最大強度に対して所定の比率の強度範囲に信号強度値が収まっているセントロイドピークを全て抽出する。このセントロイドピークは一本のみである場合もあれば複数本である場合もある。また、所定の比率は予め決めておいてもよいが、操作者（ユーザ）が自由に設定できるようにしてもよい。プロダクトイオン強度値算出部２４１は、ピーク毎に、抽出したセントロイドピークの信号強度値を加算し、その加算値をそのピークの最大強度値の代わりに採用する（ステップＳ２６）。なお、最大強度に対して所定の比率の強度範囲に信号強度値が収まっているセントロイドピークを抽出する代わりに、信号強度値が所定の閾値以上であるセントロイドピークを抽出してもよい。この場合にも、所定の閾値は予め決めておいてもよいし、操作者（ユーザ）が自由に設定できるようにしてもよい。

図９に示すように、複数のピークのかなりの部分が重なっている場合、プロファイルスペクトルに基づくピーク検出では一つのピークとして検出される一方、セントロイドピークは重なっているピーク毎に観測されることがある。こうした場合、最大強度に対して所定の比率の強度範囲Ｕに信号強度値が収まっているセントロイドピークは複数存在するから、その複数のセントロイドピークの信号強度値を加算すればよい。
なお、プロダクトイオンのm/z値は各ピークの最大強度を与えるm/z値ではなく、セントロイドピークが一本であればそのセントロイドピークのm/z値、セントロイドピークが複数本であればその複数のセントロイドピークのm/z値の平均値やその中間値などを用いてもよい。

［第４実施例］
本発明の第４実施例である質量分析装置について、図１０〜図１２を参照して説明する。
図１０は第４実施例の質量分析装置のデータ処理部２Ｄの機能ブロック構成図、図１１は第４実施例の質量分析装置における擬似ＭＲＭ測定データ取得時の処理フローチャート、図１２はその説明のためのプロファイルスペクトルの一例を示す図である。なお、測定部１の基本的な構成は第１実施例の質量分析装置と同じであるので説明を省略する。
図１０に示すように、この第４実施例の質量分析装置におけるデータ処理部２Ｄは、様々な化合物についてのＭＳ／ＭＳスペクトル（プロダクトイオンスペクトル）が格納されたＭＳ／ＭＳスペクトルライブラリ２７を備える。このＭＳ／ＭＳスペクトルはセントロイドスペクトルである。

図１１中のステップＳ３１〜Ｓ３５の処理は既に説明した図８中のステップＳ２１〜Ｓ２５と同じであるので説明を省略する。
プロダクトイオン強度値算出部２４１は、ステップＳ３３で検出されたピーク毎に、該ピークに対応するセントロイドピークを求め、そのセントロイドピークのm/z値をＭＳ／ＭＳスペクトルライブラリ２７中のＭＳ／ＭＳスペクトルと照合することで、セントロイドピークの同定を試みる。そして、同定されたセントロイドピークに対応する正確なm/z値をＭＳ／ＭＳスペクトルライブラリ２７から取得し、そのm/z値を中心とする所定の許容m/z値幅を求めて、セントロイドスペクトル中でその許容m/z値幅に収まるセントロイドピークを抽出する。このセントロイドピークは一本のみである場合もあれば複数本である場合もある。また、所定のm/z値幅は予め決めておいてもよいが、操作者（ユーザ）が自由に設定できるようにしてもよい。プロダクトイオン強度値算出部２４１は、ピーク毎に、抽出したセントロイドピークの信号強度値を加算し、その加算値をそのピークの最大強度値の代わりに採用する（ステップＳ３６）。

同じ化合物由来の同位体ピーク（元素組成が同じであって質量電荷比が異なるピーク）はプロファイルスペクトル上で図１２に示すように近接して（例えば１Da間隔）現れる。そこで、同一化合物由来の同位体ピークが含まれるように許容m/z値幅を定めておくことで、同位体ピークに対応する複数のセントロイドピークの信号強度値を加算し、その加算値を定量情報として利用することができる。

［第５実施例］
本発明の第５実施例である質量分析装置について、図１３及び図１４を参照して説明する。
図１３は第５実施例の質量分析装置のデータ処理部２Ｅの機能ブロック構成図、図１４は第４実施例の質量分析装置における検量線選択処理の説明図である。なお、測定部１の基本的な構成は第１実施例の質量分析装置と同じであるので説明を省略する。
図１３に示すように、この第５実施例の質量分析装置におけるデータ処理部２Ｅは、第１実施例の質量分析装置におけるデータ処理部２Ａの構成要素に加えて、プロダクトイオン別検量線作成部２８、検量線評価・選択部２９を備える。

上述したように第１乃至第４実施例の質量分析装置では、測定対象化合物を含む試料ガスを測定しデータ処理を行うことで擬似ＭＲＭ測定データが得られる。そのときに得られる一つＭＲＭトランジションにおける信号強度値は試料ガス中の測定対象化合物の濃度情報を反映している。そこで、複数段階（少なくとも３以上の段階）で濃度が相違する測定対象化合物を含む試料ガスに対する測定及びデータ処理を繰り返すことで、異なる濃度の目的化合物に対する擬似ＭＲＭ測定データを得ることができる。この第５実施例の質量分析装置では、そうした擬似ＭＲＭ測定データを擬似ＭＲＭ測定データ記憶部２５に保存したあと、次のような特徴的な処理を実施する。

プロダクトイオン別検量線作成部２８は、同一のＭＲＭトランジションにおける異なる複数の濃度に対する信号強度値に基づいて、濃度と強度値との関係を示す直線状の検量線を作成する。上述したように、通常、一つの目的化合物に対し複数のＭＲＭトランジションが求まる。プロダクトイオン別検量線作成部２８は、この互いに異なるＭＲＭトランジション毎に検量線を作成する。図１４は異なる三つのＭＲＭトランジションに対して作成された検量線Ａ、Ｂ、Ｃを示している。これら検量線はいずれも同じ目的化合物を定量する際に利用可能な検量線であるが、検量線評価・選択部２９はその中で最も精度の高い検量が期待できる検量線を選択する。

具体的には、それぞれの検量線を作成する際に用いたデータ点（図１４中に●、▲、■で示した点）と検量線との誤差（例えば最小二乗誤差）を計算し、最小の誤差を与える検量線が最良であると推定し、これを選択する。そして、その選択結果、つまりは定量に用いるＭＲＭトランジションと検量線とを表示部６から操作者に提示するとともに検量線情報として記憶する。これにより、同じ目的化合物を定量する際には、このＭＲＭトランジションにおける信号強度値を用い、記憶された上記検量線を参照すればよい。
なお、検量線作成に利用される擬似ＭＲＭ測定データは、第１実施例の質量分析装置ではなく、第２乃至第４実施例の質量分析装置により取得されたものでよいことは当然である。

［第６実施例］
本発明の第６実施例である質量分析装置について、図１５を参照して説明する。図５は第６実施例の質量分析装置の概略構成図である。上記第１乃至第５実施例はトリプル四重極型質量分析装置であるが、この第６実施例はＱ−ＴＯＦ型質量分析装置である。
図１５において、測定部１００に含まれる、真空チャンバ１１０、イオン源１１１、イオンレンズ１１２、前段四重極マスフィルタ１１３、コリジョンセル１１４、及び多重極型イオンガイド１１５は、図１に示した第１実施例の質量分析装置における、真空チャンバ１０、イオン源１１、イオンレンズ１２、前段四重極マスフィルタ１３、コリジョンセル１４、及び多重極型イオンガイド１５と基本的に同じである。

コリジョンセル１１４から吐き出されたイオン（例えばコリジョンセル１１４内で解離により生成されたプロダクトイオン）はイオンガイド１１６を通して直交加速部１１７に導入される。直交加速部１１７は加速電極を含み、導入されたイオンをその導入方向と略直交する方向に加速する。加速されたイオンはイオン反射器１１９を含む飛行空間１１８に導入され、イオン反射器１１９で折り返されつつ飛行空間１１８中を飛行する間に、質量電荷比に応じて空間的に分離されてイオン検出器１２０に到達する。イオン検出器１２０は時間経過に伴って順次到達するイオンの量に応じた検出信号を出力し、この検出信号をＡ／Ｄ変換したデジタルデータがデータ処理部２００に入力される。

データ処理部２００における各機能ブロック、即ち、測定データ格納部２１０、プロファイルスペクトル作成部２１１、ピーク検出部２１２、プロダクトイオンm/z値取得部２１３、擬似ＭＲＭ測定データ抽出部２１４、及び擬似ＭＲＭ測定データ記憶部２１５の基本的な動作は、図１に示した第１実施例の質量分析装置における、測定データ格納部２０、プロファイルスペクトル作成部２１、ピーク検出部２２、プロダクトイオンm/z値取得部２３、擬似ＭＲＭ測定データ抽出部２４、及び擬似ＭＲＭ測定データ記憶部２５における動作と同じである。また、一部の制御対象が四重極マスフィルタから飛行時間型質量分離器に代わるために一部の制御動作が変更になる以外は、分析制御部３００、中央制御部４００等の動作も、図１に示した第１実施例の質量分析装置における分析制御部３及び中央制御部４と同じである。

直交加速部１１７、飛行空間１１８等を含む飛行時間型質量分離器及びイオン検出器１２０では、通常の測定を実行することで、質量電荷比が所定の質量電荷比範囲に含まれるイオンの信号強度と飛行時間との関係を表す飛行時間スペクトルが得られる。飛行時間スペクトルにおける各飛行時間を質量電荷比に換算することでマススペクトルが得られるから、このマススペクトルが第１実施例におけるプロファイルスペクトルに相当することは明らかである。

即ち、この第６実施例の質量分析装置では、前段四重極マスフィルタ１１３で特定の質量電荷比のイオン（プリカーサイオン）を選択し、コリジョンセル１１４においてプリカーサイオンをＣＩＤにより解離させ、後段の飛行時間型質量分離器で所定の質量電荷比範囲についての通常の測定を実施することによって、図２に示したステップＳ１の処理、即ち、特定のプリカーサイオンに対するプロダクトイオンスキャン測定に相当する測定を実施し、プロダクトイオンについてのプロファイルスペクトルを取得することができる。こうしてプロファイルスペクトルが得られた以降の処理は、第１実施例の質量分析装置と全く同じである。また、第２乃至第４実施例の質量分析装置で説明した各データ処理についても同様に適用可能であることは明らかである。
このようにして第６実施例の質量分析装置においても、目的化合物に対する擬似的なＭＲＭ測定結果を得ることができる。

なお、上記実施例はいずれも本発明の一例であるから、本発明の趣旨の範囲で適宜に変形、追加、修正を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。
例えば上記第１乃至第６実施例の質量分析装置はガスクロマトグラフとの組合せが可能である質量分析装置であるが、液体クロマトグラフとの組合せが可能である、大気圧イオン源を備えた質量分析装置であってもよいことは明らかである。

１、１００…測定部
１０、１１０…真空チャンバ
１１、１１１…イオン源
１２、１１２…イオンレンズ
１３、１１３…前段四重極マスフィルタ
１４、１１４…コリジョンセル
１５、１１５…多重極型イオンガイド
１６…後段四重極マスフィルタ
１７、１２０…イオン検出器
１１６…イオンガイド
１１７…直交加速部
１１８…飛行空間
１１９…イオン反射器
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２００…データ処理部
２０、２１０…測定データ格納部
２１、２１１…プロファイルスペクトル作成部
２２、２１２…ピーク検出部
２３、２１３…プロダクトイオンm/z値取得部
２４、２１４…擬似ＭＲＭ測定データ抽出部
２４１…プロダクトイオン強度値算出部
２５、２１５…擬似ＭＲＭ測定データ記憶部
２６…セントロイドスペクトル作成部
２７…ＭＳ／ＭＳスペクトルライブラリ
２８…プロダクトイオン別検量線作成部
２９…検量線評価・選択部
３、３００…分析制御部
４、４００…中央制御部
５…入力部
６…表示部

Claims (6)

1. イオンを解離させるコリジョンセルを挟んで前後に質量分離器を有する質量分析装置において、
   a)試料中の目的化合物由来の既知のイオンをプリカーサイオンとしたプロダクトイオンスキャン測定を実行して所定質量電荷比範囲のプロファイルスペクトルを取得するように各部を制御するプロダクトイオンスキャン測定実行制御部と、
   b)前記プロファイルスペクトル又は該プロファイルスペクトルから求まるセントロイドスペクトルに対し所定の基準に従ってピークを検出するピーク検出部と、
   c)前記プロファイルスペクトルから検出されたピークが存在する質量電荷比範囲内の一若しくは複数の質量電荷比値に基づいて、又は、前記セントロイドスペクトルから検出されたピークに対応する一若しくは複数の質量電荷比値に基づいて、前記プリカーサイオンの質量電荷比値と組み合わせることでＭＲＭトランジションとして扱えるプロダクトイオンの質量電荷比値を求めるプロダクトイオン質量電荷比値決定部と、
   d)前記プリカーサイオンの質量電荷比値、前記プロダクトイオン質量電荷比値決定部で決定されたプロダクトイオンの質量電荷比値、及び、前記プロファイルスペクトル又は前記セントロイドスペクトルから検出されたピークから求まる強度値を、擬似的なＭＲＭ測定結果として抽出する擬似ＭＲＭ測定結果抽出部と、
   e)前記擬似ＭＲＭ測定結果抽出部において、濃度が複数段階に相違する同一の目的化合物に対してそれぞれ取得される、プリカーサイオン質量電荷比及びプロダクトイオン質量電荷比が同一である擬似的なＭＲＭ測定結果に基づいて、濃度と強度値との関係を示す検量線を作成するものであって、同一の目的化合物に対し、プリカーサイオン質量電荷比及び／又はプロダクトイオン質量電荷比が相違する擬似的なＭＲＭ測定結果に基づく複数の検量線を作成して、該複数の検量線の中から信頼性が最も高いと推測される検量線を選定する検量線作成部と、
   を備えることを特徴とする質量分析装置。
2. 請求項１に記載の質量分析装置であって、
   前記検量線作成部は、前記複数の検量線を作成する際に用いたデータ点と作成された検量線との誤差が最小となる検量線を選定することを特徴とする質量分析装置。
3. 請求項１又は２に記載の質量分析装置であって、
   前記プロダクトイオン質量電荷比値決定部は、前記プロファイルスペクトルから検出されたピークの最大強度値を与える質量電荷比値を前記プロダクトイオンの質量電荷比値として求めることを特徴とする質量分析装置。
4. 請求項１又は２に記載の質量分析装置であって、
   前記擬似ＭＲＭ測定結果抽出部は、前記プロファイルスペクトルから検出されたピークの最大強度値を、前記擬似的なＭＲＭ測定結果における強度値とすることを特徴とする質量分析装置。
5. 請求項１又は２に記載の質量分析装置であって、
   前記擬似ＭＲＭ測定結果抽出部は、前記プロファイルスペクトルから検出された一つのピークに対応付けられる、前記セントロイドスペクトルから検出された一又は複数のピークの強度値に基づいて、前記擬似的なＭＲＭ測定結果における強度値を求めることを特徴とする質量分析装置。
6. 請求項１又は２に記載の質量分析装置であって、
   前記選定された検量線を与えるプリカーサイオンとプロダクトイオンとをＭＲＭトランジションとして抽出するＭＲＭトランジション抽出部をさらに備えることを特徴とする質量分析装置。

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